Наткнулся на интересную серию постов со стержневой темой — как бы открыть Америку, никуда не плавая. Вопрос, несомненно, интересный попаданцу — даже если он не захочет доказывать существование Америки в 15 веке(или Австралии в 18) при помощи сложных измерений и вычислений, то уж точно захочет сэкономить на экспедициях при попадании в мир с географией отличной от нашей.
В текстах по ссылке выше предлагается смотреть сейсмологическими станциями эпицентры землетрясений и отфильтровывать подводные землетрясения при помощи детекторов цунами. Метод, несомненно, рабочий, но цена вопроса явно сравнима со стоимостью небольшой кругосветной экспедиции или запуском небольшого спутника.
Попробуем придумать что-нибудь получше. Если бы только на орбите висело большое зеркало, то, вооружившись телескопом, мы смогли бы рассмотреть в нем очертания материков… Зеркала у нас нет, но есть Луна! К сожалению, отполирована она не очень, но однопиксельный сигнал мы получим. Если посмотреть на Луну ночью, то нетрудно заметить любопытный факт — окружность неосвещенной стороны прекрасно просматривается. Но нельзя рассмотреть неосвещенную поверхность на фоне космоса! Что же освещает темную сторону Луны?
Ответ — Земля. Это явление называется пепельным светом Луны — свет, отраженный от Земли, отражается от темной стороны Луны, подсвечивая ее для наблюдателя. На википедии мы можем прочитать: «Наблюдения за пепельным светом Луны позволяют судить об изменении климата Земли. Интенсивность пепельного цвета в некоторой степени зависит от количества облачности на освещённой в данный момент стороне Земли; для европейской части России яркий пепельный свет, отражённый от мощной циклонической деятельности в Атлантике, предсказывает выпадение осадков через 7-10 дней.» То есть пепельный свет явно способен нести полезную информацию о Земле.
Но что же он скажет нам о материках? Океаны отражают в среднем порядка 10% видимого света, суша — 10-25%, облака — 50%, и облака образуются над сушей чаще чем над морем — там больше пыли, которая служит «катализатором» конденсации. Облака добавят шумовой сигнал, но, усреднив несколько наблюдений, мы можем ослабить его влияние. Когда Луна стоит в зените над Америкой/Евразией, пепельный свет должен быть чуть сильнее среднего.
Впервые инструментальные сравнения яркости пепельного света и серпа Луны были произведены в 1850 году французскими астрономами Араго и Ложье. Получить данные о колебаниях интенсивности пепельного света относительно просто: телескоп создает изображение Луны, фильтры яркости понижают интенсивность света светлой стороны пока она не сравняется с интенсивностью темной(ослабление примерно в 24 000 раз). Яркостные фильтры, достаточно хорошие для наблюдения солнечных пятен, изготавливали по крайне мере с начала 17 века, яркость и размеры Луны делают ее самым простым объектом астрономических наблюдений. На 100% обоснование это конечно не тянет, но рискну предположить что попаданец, способный соорудить телескоп собственными руками, справится и с наблюдениями за пепельным светом.
Лет двадцать назад на этом обсуждение было бы окончено, но с тех пор мир немного изменился. Почему бы нам не скачать данные о пепельном свете и не попробовать открыть Америку на кончике курсора Матлаба? 🙂 К сожалению, собственно данных по свету Луны мне найти не удалось, а редиска Enric Palle(у него-то они есть) не ответил на мое письмо, но нашелся код для работы с данными по альбедо Земли, измеренными TOMS Earth Probe и сами данные. Пепельный свет прямо пропорционален свету Земли, так что это то что нам нужно(строго говоря есть вариации, в зависимости от того «моря» или «материки» Луны отражают свет — но поправки на эти вариации достаточно очевидны).
TOMS летал на небольшой высоте, так что дневной набор данных содержит пробелы:
Расчет пепельного света по одиночным файлам дает нестабильные результаты, но из-за пробелов трудно сказать в чем причина — в облачности или в пробелах. Усредняем данные(код не учитывает наклона земной оси — для проверки сойдет) по паре наборов в 18 файлов и получаем…
Ну что ж, Америку мы явно нашли. Только вот Евразию/Африку метод не показывает… 🙂 Проблема в данных или в каких-то особенностях Евразии?
Update. На данных выше пустыни выглядят темнее океана, но если мы посмотрим на спутниковые снимки то они явно светлее остальной планеты.
Ученые вполне согласны — альбедо пустынь уступает только альбедо снега и льда. По-видимому, на данных TOMS Earth Probe считывался отраженный инфракрас/ультрафиолет, но нас то интересует видимый свет. Попробуем использовать данные НАСА, обработав их несложным скриптом. Красный график показывает относительные колебания пепельного света.
Совсем другое дело — теперь Евразия/Африка и океаны видны четко.
>>Расследование продолжается
Вот тут — https://shkrobius.livejournal.com/657679.html?thread=13793295#t13793295 уже обосновали почему Евразию не видно.
Ну да, на картинке видно https://bhanderi.dk/research/albedo/figs/mean_epr.jpg что проблема именно в пустынях. Намибия и Австралия тоже выделяются темным, и у Калифорнии что-то виднеется.
Готов спорить если читать спектральные данные то можно отличить песок от воды. Но это уже скорее всего не попаданческий уровень 🙁
Ну положим тут весь метод нифига не попаданческий, исключая попадание не на Землю, с ноутбуком и специальным набором знаний.
Просто анализ яркости покажет погоду… в буквальном и переносном смысле. См. картинку в статье… оно больше тест Роршаха напоминает, чем нечто пригодное для достоверных выводов.
Разделить отражение от материка супротив облаков — потребует долгих и печальных наблюдений, и столь же долгого имидж-анализа (отражение от облаков варьируется сильнее чем от суши в диапазоне дни-недели, ну и сезонные колебания снег-гряз-зелень проявятся…
Спектр — уже лучше, и на фоне всего прочего геморроя — это не усложнение, а упрощение!
А ещё можно смотреть поляризацию. Рассеивание на микрочастицах облаков проявится в деполяризации (как функция размера), высота отражения — наоборот… в самом первом приближении, ессно.
В общем, сравнивая тайм-лапс общий, по длинам волн и по поляризации — наверно можно набрать данных для более менее приличного изображения. Но чьёрт, оно попаданцу точно нужно? Я вот не уверен, что со всеми доступными ресурсами здесь и сейчас смогу выцепить это изображение, не то что где-то «на коленке»…
// Но чьёрт, оно попаданцу точно нужно?
Я представляю себе ситуацию вроде Звездных врат — оборудование и средства доставки есть, но денег на спутник/воздушные шары с коротковолновыми передатчиками нет(да и светиться перед аборигенами не охота).
Денег на какую-нить хрень вроде беспилотника на СБ для кругосветки или простейшего спутника уйдет сравнимо, а информативность результата — лучше на порядки.
Вот если надо грубо просканировать втихаря от (более)развитых цивилизаций… и не одну планету, а множество…
Тады да, скрытно монтируем камеры, через год возвращаемся, снимаем данные (можно удаленно, тогда следы прячем термитом)… и дома в тепле и уюте анализируем.
// Денег на какую-нить хрень вроде беспилотника на СБ для кругосветки или простейшего спутника уйдет сравнимо
Бож ты мой, 24000 раз это 11 звездных величин. Т.е. суммарная светимость темной стороны Луны это порядка 0 — уровень ярчайших звезд. Их спектры снимали еще в 1860х.
Любительский телескоп и профессиональный спектрометр — копейки, если за 100 тыщ $ перевалит буду сильно удивлен. Самый маленький спутник — порядка десятка миллионов.
Да не в камере там деньги, и не в спектрографе-полярографе, и не в компьютере… Там надо обеспечить разработку (!) технологии. Т.е. оплатить работу лаборатории имидж-анализа лет на несколько и оптики на год-два. Собрать данные этой оптикой за несколько лет. Оптимизировать имидж-анализ, а возможно и оптику. Повторить. Выставить камеру в нужном мире, собирать данные ещё год минимум…
Десятки миллионов выйдут и лет 5-10 времени. А качество всё равно будет херовым.
В плюсах — скрытность и низкая цена «на одну планету», в минусах — высокая цены разработки (не делал никто в РИ кроме любительщины махровой) и неизбежно отвратительное качество.
Не, можно и не разрабатывать ничего, собрать по описанной в статье схеме, и через пару лет получить некий набор пятен… только вот не пойму, кому и нахрена этот набор нужен? Ну вот есть пятно, возможно там есть какая-то земля… или нет… а тут нет пятна… тоже может есть земля, а может и нет… И нахера это?…
Сравниваем спутник — готовое решение, вывози тягач с ракетой и стреляй. Через неделю — пристойные карты большей части планеты.
Сравниваем БПЛА на СБ — несерйная хрень, но есть прототипы и есть люди, которые это делали. Цена вопроса — тыщ 100, и через месяц — имеем карты, опять таки превосходящие всё доступное через отражение на порядки.
// Сравниваем БПЛА на СБ — несерйная хрень, но есть прототипы и есть люди, которые это делали. Цена вопроса — тыщ 100
хаха
цена проф дрона — http://robotrends.ru/robopedia/katalog-bespilotnikov-na-solnechnyh-batareyah
// RQ-20 Puma
// Шестикилограммовые дроны с размахом крыла 2.8 м несут на борту инфракрасные камеры и системы коммуникации, но главное — они могут оставаться в воздухе 9-12 часов — весьма эффективно, если сравнивать с типовыми аппаратами, время полета которых, в среднем, ограничивается 3 часами. Максимальная скорость — 83 км/ч. Дальность действия — 15 км. Стоимость базовой модели (без батарей) — $250 тысяч. За 2016 года выпущено более 1000 таких БЛА.
для сравнения характеристики псевдоспутника — вес на два порядка выше, размах крыльев на порядок с лишним
// Aquila, Ascenta
// Размах крыльев — 42,7 метров,
// Вес — не более 453 кг.
// Псевдоспутник. Теоретически должен оставаться в полете до нескольких месяцев.
Псевдоспутник это миллионы баксов.
Эти 100к я получил в том же стиле, в каком Вы себестоимость проекта лунного зеркала считали. )
Если задаться целью сделать максимально дёшево, «из говна и палок», то…
Вариант 1: На СБ, неограниченной дальности
— Делаем углепластиковый планер, максимальной площади пусть и в некоторый ущерб АК. Длинные узкие крылья для СБ дронов — на мой взгляд изврат и инерция мышления. Пусть 25тыс.
— Обклеиваем всё что можно СБ, кв. метр пленки весит ~1.8кг, даёт 45Вт при цене $75.
https://www.ebay.com/itm/Waterproof-Thin-Film-Flexible-Solar-Cell-Panel-Battery-Charger-1-5V-330mA-0-45W-/172175442741?_trksid=p2349526.m4383.l4275.c10#viTabs_0
— Пусть целевая мощность 5 кВт, нам надо квадратов 200 (считая что работает с 50% эффективностью по углу падения). Цена 15тыс, вес 180кг.
— Литиевые батареи, драйвер, движок — килограмм 50, 10тыс. зелёных денег.
— Комп с актуаторами — 10кг и 5тыс.
— Камеры, передатчик, гироскоп/компас/радиокомпас/солнечное/звездное позиционирование (в любой удобной/дешёвой комбинации)- 20кг, 20 тыс.
Всего получаем 80тыс затрат и 260кг нагрузки. И планер должен иметь плоскости примерно 20х10м. Часть из них можно просто натянутой пленкой обеспечить, а-ля дельталет… Ага, получаем самолёт Можайского, вид сверху )).
Стоимость софта и разработки традиционно не учитываем ))).
Ночь пережидаем над береговым термиком, подрабатывая движком по необходимости.
Летим до первого шторма…
Вариант 2: Дирижопель.
— Надувная хрень из копеечной алюминизированной пленки.
— Водород. Пополнение — из запаса боргидрида лития, продуваемого влагой из атмосферы.
— СБ и движок на киловатт.
Вариант 3: Шаттл-керосинка.
— Покупаем планер после соревнований самолёто-велосипедистов, фтыкаем туда облегчённый движок от скутера, комп/камеру/навигацию. Остаток веса добиваем бензином. Учитывая мощность движка в сравнении с велосипедистом — литров 200 бензина после минимального усиления планера. А может и без усиления.
При расходе 1л в час, и скорости ~100км/ч получаем дальность 20тыс км дальности. Половина длины экватора. За копейки (тыщ 20).
— Если хотим полноценную кругосветку — либо масштабируем устройство, либо подвешиваем его на воздушный шар (см. п2), ждём пока улетит подальше, сбрасываем дрона и пущай возвращается… если при сбросе крылья не отвалятся…
Надёжность системы соответствует подходу (на коленке, из говна и палок), но вполне есть шансы что в рамках бюджета разок оно слетает и вернётся, если с погодой повезёт и гремлинам взятку дать.
Надо продать эти идеи северным корейцам. 🙂
Как все эти штучки ориентироваться будут? Астронавигацией только. Так что телескоп в к псевдоспутнику по умолчанию идет в комплекте 🙂
самоцитата «гироскоп/компас/радиокомпас/солнечное/звездное позиционирование (в любой удобной/дешёвой комбинации)»
для звезд телескопа не надо, достаточно вебкмеры… точность нужна «вернуться куда передатчик добьёт», +- сотня км, подозреваю — мобильника с акселерометром хватит…
Корейцам не надо, Розов такой херью независимость Микронезии обеспечивал ))
NASA Helios, вполне себе высотный дрон на СБ. Высотностью они, как понимаю, рассчитывали обойти грозовые фронты.
Во время очередного полёта не успел взлететь достаточно высоко, попал в турбулентность и разбился.
Упс, 200м2 пленки = 360кг, двойку потерял. Впрочем, непринципиально.
Почему же, можно попробовать найти помошника со «спектральным глазом»(а что бывают же левши всякие), и пусть по ночам журнал пишет. Потом проанализировать.
Ага, и по журналу гадать как по Нострадамусу ))
https://neo.sci.gsfc.nasa.gov/view.php?datasetId=MCD43C3_E_BSA&date=2017-02-01
// Deserts also have high albedos.
// Our planet’s brightest surfaces (highest albedos) are ice caps, glaciers, and snow-covered ground. Deserts also have high albedos. Forests have low albedos, especially boreal forests during summer months.
ррр
Tetzlaff, G. (1983). Albedo of the Sahara — альбедо Сахары порядка 0.40, океана 0.06
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/40/Ceres_2003_2004_clear_sky_total_sky_albedo.png
https://neo.sci.gsfc.nasa.gov/view.php?datasetId=MCD43C3_E_BSA&date=2017-02-01
Похоже какой то косяк в модели, раз Сахару показывает темным пятном. Думаю, если исправить то детектор материков будет работать лучше.
Закрыл Америку нормальными данными.
В 19 году планируют запустить стратосферный беспилотник Одиссей. Тоже, здоровенное прямое крыло с солнечными батареями.
Собственно, запустили в 1 полёт. С названием я похоже ошибся.
https://spectrum.ieee.org/tech-talk/telecom/internet/softbank-hopes-its-solar-internet-drone-will-soar-where-facebooks-and-googles-sank
https://nag.ru/news/newsline/103614/sostoyalsya-testovyiy-zapusk-stratosfernogo-internet-bespilotnika-hawk-30p.html
Если не к спеху, можно ковырять всевозможные «течения западных ветров». Высыпать контейнер уточек, и ждать, когда доплывут обратно.
С уточками вполне реально, очень обогатили знания о течениях.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D0%B7%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D1%83%D1%82%D0%BE%D1%87%D0%BA%D0%B0#%D0%A0%D0%B5%D0%B7%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5_%D1%83%D1%82%D0%BA%D0%B8_%D0%B2_%D0%BE%D0%BA%D0%B5%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D0%B8
«Они прошли через льды со скоростью 1 миля в день»
Но тут нам в итоге не Америка, а наличие турбо-ускорителя для путешествий вокруг шарика. Можно строить клиперы.
Изучение советских радаров по отражениям от Луны https://habr.com/ru/company/timeweb/blog/571112/